(57)【要約】  【課題】燃焼効率の向上と燃費効率の向上、及び、空気汚染あるいは環境汚染を防止することができる構造が簡単で小型化が可能な燃焼装置を提供する。  【解決手段】液体燃料を貯留する液体燃料貯留タンク１９と、酸素を所定の圧力に調整して供給する酸素供給部１２と、液体燃料貯留タンク１９からの液体燃料と酸素供給部１２からの酸素を混合して混合燃料を生成する燃料混合部１３と、混合燃料が燃焼部１７に供給される流量を検出する供給流量検出装置１６と、供給流量検出装置１６により検出された供給流量に応じて燃料混合部１３から燃焼部１７に供給される混合燃料の流量を制御する制御部１８と、液体燃料と酸素に超音波振動を付与して混合能力を高める超音波振動器１４と、混合燃料等に対して磁力線を利用した磁界処理を施して燃料中における金属性不純物を取り除く不純物除去装置１５と、を備える燃焼装置。【選択図】図１
2013221711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料に酸素を加えて生成される混合燃料を燃焼部で燃焼させて稼働する燃焼装置であって、
前記液体燃料を貯留する液体燃料貯留タンクと、
前記酸素を所定の圧力に調整して供給する酸素供給手段と、
前記液体燃料貯留タンクからの前記液体燃料と前記酸素供給手段からの前記酸素を混合して混合燃料を生成する燃料混合手段と、
前記混合燃料が前記燃焼部に供給される流量を検出する供給流量検出手段と、
前記供給流量検出手段により検出された前記供給流量に応じて前記燃料混合手段側から前記燃焼部に供給される前記混合燃料の流量を制御する制御手段と、
前記液体燃料と前記酸素に超音波振動を付与して混合能力を高める超音波振動手段と、
前記混合前の液体燃料若しくは前記混合燃料に対して磁力線を利用した磁界処理を施して前記燃料中における金属性不純物を取り除くための不純物除去手段と、
を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記超音波振動手段を、前記燃料混合手段と前記燃焼部の間に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の燃料装置。
【請求項３】
前記超音波振動手段を、前記燃料混合手段内に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の燃料装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置に関し、特に、灯油、重油等の液体燃料に酸素を加えて生成される混合燃料を燃焼させて稼働する燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、灯油、重油等の液体燃料を使用するボイラー等の燃焼装置にあっては、液体燃料を燃焼させる際に、ポンプで強圧にした燃料をバーナーで噴射し、燃焼効率を増大させるようにしている。
【０００３】
また、近年では、灯油、重油等の液体燃料に酸素を加え、その後、イオン化し、イオン化された燃料をバーナーで噴射しながら燃焼するようにして、更に燃焼効率を増大させるようにした燃焼装置、及び、その装置で使用するイオン化装置も提案されている(例えば、特許文献１,特許文献２参照)。
【０００４】
さらに、近年では、環境汚染の規制が厳しくなり、燃焼後の排気中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の有害物質の排出低減が求められている。このため、燃焼装置の排気経路中に各種の空気汚染防止システムを設置し、有害物質の排出を低減する対策も広く行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９５８８５号公報
【特許文献２】特開２０００−８４５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液体燃料に酸素を加えた混合燃料をイオン化し、イオン化された燃料をバーナーで噴射して燃焼させることにより燃焼効率を増大させるようにした従来の燃焼装置は、構造が複雑で、また大型化され、しかもコストの上昇が問題となっていた。そのため、構造が簡単で、かつ小型化ができるとともに、燃焼効率の向上と、空気汚染並びに環境汚染をより一層防止できるようにした燃料装置の実現が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃焼効率の向上と燃費効率の向上、及び、空気汚染あるいは環境汚染を防止することができる構造が簡単で小型化が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の燃焼装置は、液体燃料に酸素を加えて生成される混合燃料を燃焼部で燃焼させて稼働する燃焼装置であって、前記液体燃料を貯留する液体燃料貯留タンクと、前記酸素を所定の圧力に調整して供給する酸素供給手段と、前記液体燃料貯留タンクからの前記液体燃料と前記酸素供給手段からの前記酸素を混合して混合燃料を生成する燃料混合手段と、前記混合燃料が前記燃焼部に供給される流量を検出する供給流量検出手段と、前記供給流量検出手段により検出された前記供給流量に応じて前記燃料混合手段側から前記燃焼部に供給される前記混合燃料の流量を制御する制御手段と、前記液体燃料と前記酸素に超音波振動を付与して混合能力を高める超音波振動手段と、前記混合前の液体燃料若しくは前記混合燃料に対して磁力線を利用した磁界処理を施して前記燃料中における金属性不純物を取り除くための不純物除去手段と、を備える構成である。
【０００９】
この構成によれば、供給流量検出手段では、バーナー等の燃焼部に供給されている混合燃料の実際の量を検出し、制御部では、供給流量検出手段で検出された信号から、燃料混合手段側から燃焼部に供給される混合燃料の流量を制御して、燃料混合手段と燃焼部間における混合燃料の貯量を一定量に調整することができる。したがって、例えばイオン化装置等を使用している従来の燃焼装置で必要としていた混合燃料を一時的に貯えて置くための大きなタンク類が不要になり、構造の簡素化と小型化が可能になる。
【００１０】
また、燃焼部に供給される液体燃料中に含まれ金属性不純物は、不純物除去手段により磁界処理が施されて取り除かれた後に供給されるので、燃焼部で燃焼された後の排気中に含まれる有害物質を低減することができる。
【００１１】
さらに、超音波振動手段により、液体燃料と酸素に超音波振動を付与することによって、液体燃料がより細かく酸素と融合して混合能力が高まり、この混合燃料を燃焼部へ送ることにより燃焼効率も高まる。
【００１２】
また、上記構成において、前記超音波振動手段を、前記燃料混合手段と前記燃焼部の間に設けてなる、構成を採用できる。
【００１３】
この構成によれば、燃料混合手段と燃焼部の間に超音波振動手段を簡単に配設することができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記超音波振動手段を、前記燃料混合手段内に設けてなる、構成を採用できる。
【００１５】
この構成によれば、超音波振動手段を、燃料混合手段内に配設することにより、コンパクトな超音波振動手段付きの燃料混合手段が得られる。そして、このコンパクトな燃料混合手段を用いることによって、装置全体の小型化が可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料混合手段側から燃焼部に供給される混合燃料の流量を、一定量に制御して調整することができるので、混合燃料を一時的に貯えて置くための大きなタンク類が不要になり、構造の簡素化と小型化が可能になる。また、燃焼部に供給される液体燃料中に含まれ不純物を不純物除去手段により取り除いた後に供給するので、燃焼部で燃焼された後の排気中に含まれる有害物質が低減し、空気汚染や環境汚染をより一層防止できる。さらに、超音波振動手段により、液体燃料と酸素の混合能力が高め、この混合燃料を燃焼部へ送るので、燃焼効率の向上と燃費効率の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態として示す燃焼装置の全体構成ブロック図である。
【図２】同上実施形態の一変形例を示す燃焼装置の全体構成ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態として示す燃焼装置の全体構成ブロック図である。同図において、燃焼装置１０は、液体燃料供給部１１と、酸素供給手段としての酸素供給部１２と、燃料混合手段としての燃料混合部１３と、超音波振動手段としての超音波振動器１４と、不純物除去手段としての不純物除去装置１５と、供給流量検出手段としての供給流量検出装置１６と、バーナー等の燃焼部１７と、制御手段としての制御部１８等により構成されている。
【００２０】
前記液体燃料供給部１１は、灯油、Ａ重油等の液体燃料を貯留しておく燃料貯留タンク１９を有している。燃料貯留タンク１９はパイプ２０を介して燃料混合部１３に連結されており、該燃料貯留タンク１９から該燃料混合部１３に向けて液体燃料を供給可能になっている。その燃料貯留タンク１９は、設置台２１上に取り付けられ、燃料混合部１３の位置より１０００ｍｍ〜１５００ｍｍ高い位置に設置されている。そして、この液体燃料貯留タンク１９と燃料混合部１３との高低差により、液体燃料貯留タンク１９内の液体燃料が燃料混合部１３側へ自動的に流出して供給されるようになっている。なお、パイプ２０の途中には、燃料貯留タンク１９から燃料混合部１３側に流れる液体燃料の量を調整する流量調整弁２２と、逆止弁２３と、パイプ２０中を流れる液体燃料に混入された塵等の不純物を取り除くフィルタ２４が設けられている。
【００２１】
前記酸素供給部１２は、酸素を貯留しておく酸素ボンベ２５を有している。酸素ボンベ２５は、パイプ２６を介して燃料混合部１３内に連結されており、酸素ボンベ２５から該燃料混合部１３に向けて酸素を供給可能になっている。また、パイプ２６の途中には、酸素ボンベ２５内の酸素を約１５０気圧から１気圧に減圧させるレギュレータ２７と、酸素ボンベ２５から燃料混合部１３に供給される酸素をオン・オフ可能な電磁弁２８と、酸素ボンベ２５から燃料混合部１３に供給される酸素の流量速度を調整するスピードコントローラ２９と、燃料混合部１３側から酸素ボンベ２５側に燃料及び酸素が戻るのを防止する逆止弁３０が配設されている。
【００２２】
前記燃料混合部１３は、液体燃料供給部１１の液体燃料貯留タンク１９内から排出されて来る液体燃料に、酸素供給部１２の酸素ボンベ２５内からレギユレータ２７、電磁弁２８、スピードコントローラ２９、逆止弁３０を順に通って送られて来る酸素を所定の割合で混合し、これを混合燃料として、燃焼部１７にパイプ３１を介して供給する。
【００２３】
前記超音波振動器１４は、燃料混合部１３と燃焼部１７の間、すなわち燃料混合部１３と不純物除去装置１５の間に設けられている。その超音波振動器１４は、燃料混合部１３から燃焼部１７に供給される混合燃料が超音波振動器１４を通過するときに、その混合燃料に向けて超音波振動を放射する超音波振動子１４aを有している。
【００２４】
そして、超音波振動器１４内では、超音波振動子１４aにより超音波振動が混合燃料に付与されると、燃料混合部１３内で液体燃料と酸素を混合して作られた混合燃料中の液体燃料が更に細かく、例えば「ナノ（ｎａｎｏ）」レベルまで分解され、これが酸素中に融和され、混合燃料の中にエアが入り込む、所謂「エア噛み」が防止されて、液体燃料と酸素の混合能力を高める。なお、この超音波振動器１４自体は公知のものである。
【００２５】
前記不純物除去装置１５は、パイプ３１内を流れる混合燃料の通路中に永久磁石を配置して磁気誘導閉回路を形成し、この磁気誘導閉回路で生成され磁力線を混合燃料に付与する磁界処理を施し、混合燃料の中に含まれる微量な金属性不純物、例えばカルシウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、アルミニウム、鉄、チタン等を取り除くものであり、この不純物除去装置１５自体は公知のものである。なお、混合燃料中に含まれる、それらの金属元素自体は有害ではないが、液体燃料の燃焼中に、塩素、臭素、硫黄等と化合して、塩化物、臭化物、硫化物になる可能性がある。これら塩化物、臭化物、硫化物は、黒煙、ダイオキシン等の有害物質の生成に関与するものと考えられている。したがって、液体燃料中に含まれているこれらの金属元素は、燃焼前に予め除去しておくことが望ましい。
【００２６】
前記供給流量検出装置１６は、混合燃料が燃焼部１７へ供給される流量を検出するものであり、図示しないが内部には流量計及び逆止弁等が設けられている。また、供給流量検出装置１６と燃焼部１７の間には、該供給流量検出装置１６から燃焼部１７に燃料を供給するギヤポンプ３２が設けられている。ギヤポンプ３２は電動モータ３３で駆動され、また該電動モータ３３の駆動によりギヤポンプ３２が燃焼部１７に送り込む燃料供給量も調整できるようになっている。
【００２７】
前記制御部１８は、燃焼装置１０の全体を予め決められた手順に従って制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータ(通称「マイコン」)等で構成されている。
【００２８】
このように構成された燃焼装置１０の動作を次に説明する。まず、制御部１８からの指示により、燃焼部１７の燃焼が開始されて電動モータ３３及びギヤポンプ３２が駆動されると、燃料混合部１３で酸素と混合された燃料が、超音波振動器１４、不純物除去装置１５、供給流量検出装置１６を通った後、燃焼部１７に向かって燃料パイプ３１内を流れる。この燃料パイプ３１内を流れる燃料の量は、供給流量検出装置１６により常時検出され、その信号が制御部１８に送られる。また、燃料混合部１３から燃焼部１７に向かう混合燃料は、超音波振動器１４内で超音波振動が付与され、液体燃料と酸素がより細かく融合されるとともに、不純物除去装置１５内で不純物が取り除かれた後、供給流量検出装置１６、ギヤポンプ３２を通って燃焼部１７に供給される。
【００２９】
一方、制御部１８では、供給流量検出装置１６からの信号に基づいて、燃焼部１７での燃料消費量を検出し、この燃料消費量から流量調整弁２２を制御し、燃料貯留タンク１９内から燃料混合部１３に供給される液体燃料の量を調整する。同時に、レギュレータ２７、電磁弁２８、スピードコントローラ２９を制御して、酸素供給部１２の酸素ボンベ２５内から燃料混合部１３に供給される酸素の量を調整する。これにより、燃料混合部１３とギヤポンプ３２間に貯留される混合燃料をほぼ一定に保つ。
【００３０】
また、燃焼部１７での燃焼が停止すると、制御部１８では、流量調整弁２２を制御し、液体燃料供給部１１の燃料貯留タンク１９内から燃料混合部１３に供給する液体燃料を停止するとともに、レギュレータ２７、電磁弁２８、スピードコントローラ２９を制御し、酸素供給部１２の酸素ボンベ２５内から燃料混合部１３に供給する酸素を停止させる。
【００３１】
したがって、この実施形態による燃焼装置１０では、制御部１８が、供給流量検出装置１６で検出された信号により、燃料混合部１３側から燃焼部１７に供給される混合燃料の流量を一定量に制御して調整するので、混合燃料を一時的に貯えて置くための大きなタンク類が不要になり、構造の簡素化と小型化が可能になる。また、燃焼部１７に供給される液体燃料中に含まれ不純物を不純物除去装置１５により取り除いた後に供給するので、燃焼部１７で燃焼された後の排気中に含まれる有害物質が低減し、空気汚染や環境汚染をより一層防止できる。さらに、超音波振動器１４により、液体燃料と酸素の混合能力が高め、この混合燃料を燃焼部１７へ送るので、燃焼効率の向上と燃費効率の向上が期待できる。
【００３２】
図２は、図１に示した実施形態の一変形例を説明するための燃焼装置の全体構成ブロック図である。この変形例の燃料装置４０は、図１に示した超音波振動器１４及び不純物除去装置１５の配設位置をそれぞれ変更したものであり、他の構成は図１と同じなので、同じ部材には同じ符号を付して重複した説明は省略する。
【００３３】
すなわち、上記実施形態による燃焼装置１０では、超音波振動器１４を、燃料混合部１３と不純物除去装置１５の間に設けてなる構成を開示したが、これ以外の例えば図２に示すように、燃料混合部１３に超音波振動器１４を内蔵させるようにして設けることも可能である。この図２に示す燃焼装置４０のように、超音波振動子１４ａを有した超音波振動器１４を燃料混合部１３に内蔵させた形で配設すると、超音波振動器１４付きの燃料混合部１３とすることができ、より小型化された燃料装置４０が得られる。この燃焼装置４０では、燃料混合部１３内で液体燃料と酸素に超音波を放射することにより、燃料混合部１３内で液体燃料と酸素との混合能力を高めた後、その混合燃料を供給流量検出装置１６、ギヤポンプ３２を介して燃焼部１７側に供給することができる。
【００３４】
また、上記実施形態による燃焼装置１０では、不純物除去装置１５を、超音波振動器１４と供給流量検出装置１６との間に設けてなる構成を開示したが、これ以外の例えば図２に示すように、燃料貯留タンク１９と燃料混合部１３との間のパイプ２０の途中に設けても良いものである。したがって、図２に示す燃焼装置４０では、燃料混合部１３に供給される前に、液体燃料内の不純物を予め除去しておくことができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での更なる変形、改良等は本発明に含まれものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０      燃焼装置
１１      液体燃料供給部
１２      酸素供給部（酸素供給手段）
１３      燃料混合部（燃料混合手段）
１４      超音波振動器(超音波振動手段)
１４ａ    超音波振動子
１５      不純物除去装置（不純物除去手段）
１６      供給流量検出装置（供給流量検出手段）
１７      燃焼部
１８      制御部（制御手段）
１９      燃料貯留タンク
２０      パイプ
２１      設置台
２２      流量調整弁
２３      逆止弁
２４      フィルタ
２５      酸素ボンベ
２６      パイプ
２７      レギュレータ
２８      電磁弁
２９      スピードコントローラ
３０      逆止弁
３１      パイプ
３２      ギヤポンプ
３３      電動モータ
４０      燃焼装置
【図１】
2013221711.tif 000003
【図２】
2013221711.tif 000004